Фамилия Голованчиков происходит от прозвища Голованчик. Так ласково называли человека, который выделялся либо необычно большой головой, либо выдающимся умом, «головастостью». В основе лежит слово «голова» с уменьшительно-ласкательным суффиксом -анчик, который в русских прозвищах встречается нечасто и придаёт имени оттенок скорее добродушный, чем насмешливый. Суффикс -ов в фамилии — стандартный патронимический, указывающий на принадлежность: «чей?» — Голованчиков, то есть сын или потомок Голованчика.

В исторических документах зафиксированы и другие, более прямолинейные прозвища того же корня: Медвежья Голова, Мясная Голова, Толстая Голова. На их фоне форма «Голованчик» звучит мягче и, вероятно, подчёркивала не столько физический недостаток, сколько особенность, которая могла восприниматься и как достоинство. Вполне возможно, что прозвище дали не только за размер, но и за сообразительность — такое переносное значение слова «голова» в народной речи было распространено.

Фамилия относится к числу относительно редких. Её словообразовательная модель — прозвище с уменьшительным суффиксом + фамильный суффикс -ов — характерна для русских фамилий, сложившихся в центральных и северных регионах. Встречается она и в донских говорах, где слово «голован» (без уменьшительного суффикса) означало «умный, толковый человек». Таким образом, Голованчиков мог быть потомком не просто человека с большой головой, а того, кого в окружении считали умным и рассудительным.